CCD，电荷耦合元件，是机器视觉中最常用的一种图像传感器，科学级CCD相机一般被应用于天文学、化学成像、生物科学、医学等众多科学科研领域。CCD表面可以接收光线，然后进行光电转换，对转换的电荷又可以存储与转移，进一步对所有信号进行读取，从而产生完整的画面。科学级相机中CCD的结构由三个部分构成，最外层是微型镜头，往里是分色滤色片，再往里是感光层。

       在日常的操作中，为了提高科学级相机所使用CCD的感光能力，一般会采用增大像素的受光面积的方法，但是，如果只是一味的采取这种方法，会造成分辨率的降低，影响最终成像的画面质量。所以，CCD在最外层加上了微型镜头的结构，这样感光面积就不再局限于传感器的开口面积，而开始由微型镜头的镜片表面积来决定。这样就解决了想要提高感光，就只能单一增大像素面积的局限问题。

微型镜头再往里便是分色滤色片了，它的功能就是将获取的光线进行分光处理，目前分色滤色片主要有两种分色方式，一是RGB原色分色法，二是CMYK补色分色法。RGB原色分色法，显而易见，此种分色方法是依据红、绿、蓝三原色来进行的，而CMYK补色分色法则是依据青、洋红、黄、黑色四色。原色分色法CCD的图像由于是由三原色组合而成的，画面色彩真实，画质锐利，但是噪声影响相比较大，感光度在400以下。补色分色法CCD颜色分辨更加详细，但有的影像分辨率不高，感光度在800以上。

       科学级CCD结构的第三层是感光片，其主要任务就是将通过滤色片的光纤转换成电荷信号，并将这些信号传送到图像处理环节，形成清晰的图像。

如此，科学级相机中CCD面积越大，能接收的光线就越多，产生的电荷也就越多，那么，感光性能就越好，在整个成像过程中信噪比的影响就会越低，最终，形成的画面就会越清晰。